RCIED干擾對抗技術(shù)研究?

（91977部隊(duì) 北京 100036）

1 引言

近幾年來，簡易爆炸裝置（Improvised Explosive Device，IED）作為一種不對稱作戰(zhàn)和恐怖襲擊武器，越來越廣泛地被反政府武裝和恐怖份子所使用。其中利用無線電遙控引爆的簡易爆炸物裝置，被稱為遙控簡易爆炸裝置（RCIED），含有具破壞性、致命性、毒性、爆炸性或易燃性化學(xué)物質(zhì)，用以執(zhí)行恐怖襲擊、路邊伏擊、陣地守衛(wèi)等活動［1］。RCIED可以使用任何材料和引信制造，極具偽裝性。其大小、工作方式、容器和運(yùn)輸手段各不相同。由于RCIED制作材料易獲取、技術(shù)門檻低、成本低廉、可大量制造，在近年來的恐怖襲擊中，RCIED已成為恐怖分子的常用攻擊手段。

傳統(tǒng)的RCIED干擾方式，通常是在民用通信頻段上利用高功率發(fā)射機(jī)發(fā)射超寬帶噪聲信號或掃描信號，迫使RCIED接收機(jī)無法正確解析起爆信號。然而，隨著近20年來無技術(shù)的發(fā)展，尤其是抗干擾技術(shù)的演進(jìn)，傳統(tǒng)干擾手段作戰(zhàn)效能大幅降低，迫使RCIED防爆技術(shù)不斷發(fā)展和演進(jìn)。靈巧干擾、精確干擾、智能化干擾技術(shù)已經(jīng)成為RCIED防爆干擾技術(shù)的發(fā)展方向［2］。

2 RCIED干擾對象研究

RCIED最初被用于戰(zhàn)場使用時，其所用控制媒介通常是遙控玩具、模擬對講機(jī)這類通信過程簡單、極易購置和改裝、不受環(huán)境限制且具備一定的防誤觸發(fā)措施的裝置。使用者可適時及時觸發(fā)引信，對目標(biāo)造成襲擊。隨著RCIED防爆干擾技術(shù)的發(fā)展，尤其是寬帶攔阻式大功率無線電干擾裝備的應(yīng)用，使得該類裝置使用效能大幅降低。多樣化終端、多抗干擾手段被用于制作RCIED，主要包括:2G/3G/4G手機(jī)、數(shù)字對講機(jī)、ISM大功率遙控終端、遙控門鈴、汽車遙控鎖、工業(yè)遙控裝置、衛(wèi)星電話等。

RCIED主要由三部分構(gòu)成:無線接收裝置、引信和爆炸物。操作者通過無線發(fā)射裝置發(fā)送遙控引爆信號，無線接收裝置接收到該引爆信號，識別放大電路對接收的引爆指令進(jìn)行分析并驅(qū)動引信裝置（如電雷管等）對爆炸物進(jìn)行引爆。RCIED遙控原理如圖1所示。

圖1 RCIED遙控原理

工作頻帶分布廣、工作制式種類多、調(diào)制樣式差異大、抗干擾手段各不相同，是RCIED防爆干擾技術(shù)面臨的主要難點(diǎn)。RCIED接收機(jī)通信制式匯總?cè)绫?所示。

3 RCIED干擾對抗模型

3.1 RCIED干擾信號傳播模型

RCIED干擾對抗所設(shè)計(jì)的物理尺寸大致在30m～200m，頻率范圍20MHz～5.9GHz，其中干擾信號在近地場傳輸?shù)膿p耗模型是RCIED干擾對抗系統(tǒng)中干擾信號EIRP的重要參考模型。利用RCIED干擾模型，可評估針對不同對象在不同干擾樣式、干擾功率下的干擾距離預(yù)期。

無線電波近地典型的測試統(tǒng)計(jì)傳播模型包括移動通信常用的Okumura和Hata模型，Egli模型，以及ITU統(tǒng)計(jì)模型等。適用于RCIED干擾對抗的選擇傳播模型為Egli模型，該模型為考慮了雙線傳輸?shù)囊环N測試統(tǒng)計(jì)模型，比較其適應(yīng)于VHF/UHF頻段近距離、近地面無線電磁波衰減計(jì)算。其簡化計(jì)算公式如下:

式中，Ld為干擾信號在距離d處接收機(jī)位置的干擾信號衰減量；f為干擾信號載波頻率；h1是發(fā)射機(jī)天線等效高度；h2為接收機(jī)天線等效高度；B為修正因子。修正因子B的取值通常為5dB～15dB，其計(jì)算需參考主載波頻率并結(jié)合大量實(shí)測計(jì)算。

干擾計(jì)算的有效條件:

式中，EIRP為等效輻射功率，Ld為無線路徑損耗，P接收機(jī)為接收機(jī)端口等效功率，S為壓制系數(shù)，其計(jì)算公式如下:

式中，K為最低解調(diào)信噪比或抗干擾設(shè)計(jì)余量；Bandwith干擾為干擾信號等效帶寬；Bandwith接收機(jī)為接收機(jī)等效接收帶寬。

結(jié)合式（1）～（3），可推得特定針對特定干擾對象的在干擾距離d要求下的等效輻射功率:

結(jié)合干擾系統(tǒng)在特定頻帶內(nèi)的干擾波形參數(shù)和目標(biāo)對象接收機(jī)參數(shù)，即可求得干擾系統(tǒng)所需EIRP值。

表1 RCIED接收機(jī)通信制式匯總表

3.2 典型干擾系統(tǒng)指標(biāo)評估

RCIED干擾對抗中，干擾系統(tǒng)最核心的指標(biāo)包括:發(fā)射機(jī)等效輻射功率、干擾信號帶寬、天線高度等?；?.1節(jié)干擾信號近地?fù)p耗傳播模型，我們可以對已知的干擾系統(tǒng)，對其系統(tǒng)作用指標(biāo)進(jìn)行評估。

比如:某干擾系統(tǒng)各頻帶內(nèi)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)如表2。

表2 某干擾系統(tǒng)各頻帶內(nèi)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)

根據(jù)干擾信號傳播損耗模型并代入干擾機(jī)、接收機(jī)物理參數(shù)，計(jì)算可得到該干擾系統(tǒng)對不同對象的預(yù)估干擾距離，針對該干擾機(jī)系統(tǒng)，我們在外場進(jìn)行了實(shí)地干擾測試，并得到實(shí)測干擾距離，發(fā)射機(jī)、接收機(jī)性能與理論值稍有差異，具體值如表3。

實(shí)測結(jié)果顯示，大部分對象預(yù)估值與實(shí)測值偏差在10%左右，衛(wèi)星電話實(shí)測結(jié)果正偏離較大，原因是實(shí)際衛(wèi)星電話接收機(jī)功率水平低于預(yù)估水平。

3.3 干擾信號波形的影響

RCIED干擾中，影響干擾距離的主要指標(biāo)在于等效輻射功率和接收機(jī)的物理性能。除此之外，干擾波形也能在一定程度上影響干擾性能。

電子對抗中常見的三類干擾方式為噪聲干擾、掃頻干擾、點(diǎn)頻干擾。噪聲干擾方式，與擴(kuò)頻技術(shù)類似，將功率能量在頻域進(jìn)行擴(kuò)展，其頻譜展寬通常達(dá)數(shù)十兆赫至數(shù)百兆赫，優(yōu)勢在于頻率覆蓋全，缺點(diǎn)在于功率譜密度極低，通常只對抗干擾能力較弱的終端有效。掃頻干擾方式，與跳頻技術(shù)類似，干擾信號載波頻率在一定的頻率范圍中，逐個跳動，優(yōu)勢在于干擾信號功率高，缺點(diǎn)在于頻率覆蓋實(shí)時性較差，通常用于干擾時間敏感度較低、頻率特征信息較明確的對象。點(diǎn)頻干擾方式，與定頻通信技術(shù)類似，干擾頻率與目標(biāo)通信頻率一致，采用特定的調(diào)制方式實(shí)施干擾，其優(yōu)點(diǎn)在于干擾功率強(qiáng)、干擾頻率準(zhǔn)確，缺點(diǎn)在于需要通過一定技術(shù)手段獲知目標(biāo)頻率。三種干擾方式的波形圖如圖2所示。

對于各頻段不同目標(biāo)對象，往往是采用三類基本干擾方式的組合應(yīng)用，以及時域、頻域和調(diào)制域（波形）上針對不同通信制式的特點(diǎn)，采用不同的調(diào)制樣式、調(diào)制帶寬、駐留時間、干擾功率等組合。對于某些特定通信制式，還可應(yīng)用在三類基本干擾方式上衍生的多載波（多個點(diǎn)頻）、跳頻（特定頻點(diǎn)掃頻）等干擾策略，達(dá)到更好的干擾效果。

基于第2章節(jié)對RCIED干擾對象的研究，針對不同對象的通信制式和抗干擾方式，我們梳理了對應(yīng)的干擾波形設(shè)計(jì)思路，如表5所示。

表3 不同目標(biāo)預(yù)估干擾距離與實(shí)際干擾距離

圖2 三種干擾方式的波形圖

表5 不同目標(biāo)對應(yīng)的干擾波形

4 RCIED干擾對抗技術(shù)發(fā)展趨勢

RCIED對抗干擾技術(shù)在國內(nèi)外已有成熟應(yīng)用，尤其是美國國防部與2007年提出了聯(lián)合對抗無線電簡易爆炸裝置電子戰(zhàn)（JCREW）項(xiàng)目，大幅降低戰(zhàn)場人員受RCIED襲擊傷亡的同時，對RCIED干擾對抗技術(shù)的產(chǎn)生、應(yīng)用和發(fā)展起到了極大的推動作用。目前，美軍已在阿富汗戰(zhàn)場、敘利亞戰(zhàn)場投入了數(shù)萬套軍用RCIED干擾裝備，其裝備已達(dá)到第三增量水平。

與美軍制式裝備相比，國內(nèi)RCIED干擾對抗技術(shù)仍存在較大差距，主要體現(xiàn)在:干擾方式缺乏靈活性、干擾信號帶寬冗余、天線技術(shù)落后、硬件架構(gòu)冗余等。為此，國內(nèi)RCIED干擾對抗技術(shù)應(yīng)向靈巧干擾、精確干擾、認(rèn)知干擾、智能天線等技術(shù)方向不斷發(fā)展，從以下幾個方面，提升RCIED干擾對抗技術(shù)水平。

1）提升干擾效能、降低發(fā)射功率；

2）對抗裝備小型化；

3）對抗裝備智能化；

4）快速威脅探測；

5）硬件通用化、軟件可重構(gòu)。

5 結(jié)語

RCIED干擾對抗技術(shù)是目前應(yīng)對RCIED襲擊的主要手段之一，對RCIED干擾裝備的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、使用起到至關(guān)重要的作用。本文分析了當(dāng)前主流的RCIED遙控裝置通信制式、抗干擾能力，提出了RCIED干擾對抗的評估模型，并對典型的RCIED干擾系統(tǒng)進(jìn)行了分析和測試，最后總結(jié)了RCIED對抗干擾技術(shù)的不足并提出了發(fā)展方向，對今后的研究有一定的指導(dǎo)意義。